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IES “Marqués de Santillana”
OPCIÓN D: QUÍMICA MEDICINAL
Desde hace cientos de años el hombre ha usado sustancias naturales para aliviar el dolor y para curar las heridas y las enfermedades.Muchos de estos remedios populares se han mostrado muy efectivos y los principios inmediatos han sido aislados e identificados.Por ejemplo, la morfina fue extraída del poppy papaver somniferum a principio del s XIX, y después el ácido salicílico, precursor de la aspirina, fue aislado de la corteza del árbol sauce (salix alba).
1- ACCIÓN DE LOS PRODUCTOS FARMACÉUTICOS Y LAS DROGAS
Efectos de las medicinas y las drogas sobre el funcionamiento del organismo:
Generalmente una droga o medicina es cualquier sustancia (natural o sintética) que realiza alguna de las siguientes acciones:-Altera el estado fisiológico (incluyendo la consciencia, nivel de actividad o coordinación)-Altera la percepción de estímulos sensoriales.-Altera el estado de ánimo y emociones.Las interacciones entre droga y receptor se basan en la estructura de la droga y el sitio de actividad. Dosis, tolerancia, adicción y efectos secundarios son los aspectos a considerar en la administración de drogas.
Búsqueda, desarrollo y control de nuevos productos farmacéuticos.
La búsqueda y desarrollo de nuevos fármacos es un proceso largo y costoso, pero los beneficios económicos para las empresas farmacéuticas son grandes.Habitualmente un producto nuevo se aisla a partir de una especie ya existente o sintetizada químicamente en el la -boratorio y después se somete a estudios clínico-farmacológicos para demostrar su efectividad.Las etapas principales del desarrollo de drogas sintéticas son: identificación de la necesidad y estructura, síntesis, producción y extracción.
Los fármacos pueden ser usados en pruebas con animales o en humanos. Se hace generalmente con voluntarios y pacientes a la mitad de los cuales se les da la droga y a la otra mitad un placebo. Se realiza un seguimiento para esta -blecer la seguridad del fármaco y los posibles efectos letales. No se puede ignorar que en ocasiones los enfermos sa -nan por un proceso natural sin necesidad de intervención de fármacos. A veces también se produce la curación por efecto placebo.
DL50: Dosis letal para el 50% de la población. Se prueba en animales para determinar la dosis letal requerida para matar al 50% de la población animal.
DE50: La dosis efectiva requerida para dar un efecto apreciable en el 50% de la población.
DT50: Es la dosis de una droga que resulta tóxica para el 50% de la población.
En estudios animales, el índice terapéutico es la dosis de esa droga que resulta letal para el 50% de la población (DL50) dividida por la dosis mínima efectiva para el 50% de la población (DE50). En humanos, el índice terapéutico es la dosis de una droga que resulta tóxica para el 50% de la población (DT50) divi -dida por la dosis mínima efectiva para el 50% de la población (DE50).
Cuando el fármaco supera una serie de pruebas clínicas es aprobado por la organización de administración de fárma -cos de uso como fármaco OTC (over the counter, sin receta) o con prescripción médica.
Margen terapéutico, tolerancia y efectos secundarios:
Cuando se incrementa la dosis de un determinado fármaco, se incrementa el riesgo de producción de fenómenos tóxicos.
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El margen terapéutico es el rango de dosis comprendido entre la cantidad mínima de la droga que produce el efecto deseado y un efecto adverso médicamente inaceptable.
Si el margen terapéutico es estrecho, la dosis tiene que estar bien controlada y depende de factores como la edad, genero, masa y salud general.
Un margen terapéutico ancho permite que la dosis sea variable sin gran riesgo.Los efectos secundarios se asumen en función de la severidad de la dolencia.
La tolerancia es una disminución de la respuesta farmacológica que se debe a la administración repetida o prolonga-da de algunos fármacos. La tolerancia ocurre cuando el organismo se adapta a la continua presencia del fármaco. Por lo general, son dos los mecanismos responsables de la tolerancia: 1) el metabolismo del fármaco se acelera (habitualmente porque aumenta la actividad de las enzimas hepáticas que metabolizan el fármaco) 2) disminuye la cantidad de receptores o su afinidad hacia el fármaco.
El término resistencia se usa para describir la situación en que una persona deja de responder a un antibiótico, a un fármaco antivírico o a la quimioterapia en el tratamiento de cáncer. Según el grado de tolerancia o resistencia desa -rrollado, el médico puede aumentar la dosis o seleccionar un fármaco alternativo.El peligro de la tolerancia es que a medida que la dosis aumenta el riesgo de la dependencia también aumenta, así como la posibilidad de alcanzar la dosis tóxica.
Métodos de administración de fármacos
Para llegar al lugar donde se necesitan sus efectos, la mayoría de las drogas deben ser absorbidas en la sangre. El modo de administrarlo determina la ruta y velocidad con que lo hace, los cuatro métodos principales son:-Por la boca, oral-Por inhalación-A través del ano, rectal-Por inyección, parenteral. La inyección puede ser directamente en la vena (intravenosa), muscular (intramuscular) o debajo de la piel (subcutánea).-En la superficie de la piel, de modo que su efecto se limita al punto de aplicación. Cremas, sprays y gotas.
La biodisponibilidad es la fracción de la dosis administrada que alcanza su objetivo en la parte deseada del organis -mo. Los grupos funcionales, la polaridad y la forma de administración condicionan su biodisponibilidad.
2- ASPIRINA Y PENICILINA
Los productos naturales con propiedades medicinales útiles se pueden alterar químicamente para producir medi-cinas más seguras y potentes.
2.1 - Aspirina
En la segunda mitad del s XIX el ácido salicílico se utilizaba ampliamente como analgésico y antipirético (depresor de la fiebre) pero tenía como efecto secundario irritar y dañar las membranas de la boca del esófago y estómago. En 1899 la compañía Bayer, alemana, introdujo el éster etanoato del ácido salicílico y lo llamó aspirina (ácido acetil-sali -cílico). Ahora este fármaco existe con distintos nombres.
La aspirina es mucho menos irritante para las membranas del estómago y se hidroliza, produciendo ácido salicílico y ión etanoato, sólo cuando la aspirina alcanza el medio básico en el intestino delgado.
La aspirina puede modificarse para obtener su sal (por adición de bicarbonato sódico), lo que aumenta su solubilidad en agua y facilita su biodisponibilidad.
La aspirina también se puede usar como anticoagulante, y como profiláctico para evitar el infarto cardíaco y derra -mes cerebrales. Además, debido a sus propiedades antiinflamatorias, se usa para aliviar la artritis y reuma.
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Se obtiene por la siguiente reacción de esterificación:
Ácido salicílico (ácido 2-hidroxibenzoico) + anhídrido acético → ácido acetil salicílico + ácido acético
Obtenido el ácido acetilsalicílico, se purifica por recristalización y se caracteriza (comprueba su pureza) usando IR y punto de fusión (El punto de fusión de la aspirina secada al aire debe ser 138-140°C).
Mecanismo de actuación:Los mecanismos biológicos para la producción de la inflamación, dolor o fiebre son muy similares. En ellos intervienen una serie de sustancias que tienen un final común. En la zona de la lesión se ge-neran unas sustancias conocidas con el nombre de prostaglandi-nas. Se las podría llamar también "mensajeros del dolor". Estas sus-tancias informan al sistema nervioso central de la agresión y se po-nen en marcha los mecanismos biológicos de la inflamación, el do- lor o la fiebre. El ácido acetilsalicílico actúa interrumpiendo estos me- ca-nismos de producción de las prostaglandinas y tromboxanos. Así, gracias a la utilización de la aspirina, se restablece la temperatura normal del organismo y se alivia el dolor. La capacidad de la aspiri- na de suprimir la producción de prostaglandinas y tromboxanos se de- be a la inactivación irreversible de la ciclooxigenasa (COX), enzima ne- ce-saria para la síntesis de esas moléculas proinflamatorias. La aspirina, como analgésico suave, intercepta el dolor en la fuente del malestar, interfiriendo con la producción de las sustancias que causan el dolor, inflamación o fiebre.
A las dosis habituales, el efecto adverso más común de la aspirina es la irritación gástrica. No debe ingerirse alcohol, ya que incrementa los efectos adversos gastrointestinales del ácido acetilsalicílico.
2.2 – Penicilina
La mayoría de las bacterias consisten en una única célula con una pared protectora hecha de complejas estructuras consistentes en azúcares enlazados covalentemente con péptidos y asociados con lípidos. Cada célula bacteriana contiene un solo cromosoma compuesto por una cadena de DNA.Algunas bacterias son aeróbicas y fácilmente infectan zonas expuestas como la piel o el tracto respiratorio.Otras son anaeróbicas y se multiplican en entornos bajos en oxígeno o sin oxígeno como el intestino. No todas las bacterias causan enfermedad y algunas son beneficiosas.Los antibacterianos previenen el crecimiento y la multiplicación de las bacterias.
Desarrollo de la penicilina.
El descubrimiento de penicilina se atribuye a Alexander Fleming (1881-1955)
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Epidemiólogo bacteriólogo, estaba trabajando con cultivos de Estafilococos aureus, una bacteria que causa furúncu -los y otras infecciones.En 1928 dejó una placa petri conteniendo unos cultivos abierta en el laboratorio durante sus vacaciones, a la vuelta se dio cuenta de que se había desarrollado un moho y había inhibido el crecimiento de una bacteria.Dedujo que el moho había producido un compuesto que inhibía el crecimiento de la bacteria, al cual llamó penicili -na.A pesar de que Fleming publicó sus resultados en 1929 no explotó su descubrimiento.Fue un australiano, Howard Florey y un alemán Ernst Chain quienes abordaron los problemas relacionados con el ais -lamiento y purificación de la penicilina. Su objetivo, además, era conseguir obtener grandes cantidades del antibióti -co.En 1950 se consiguió determinar la estructura de la penicilina, y esto capacitó a los químicos para sintetizar diferen -tes tipos de penicilina y otros antibióticos en el laboratorio sin recurrir a los mohos.Fleming, Florey y Chain recibieron el Premio Nobel en Fisiología y medicina en 1945.
El descubrimiento de Fleming de la penicilina se describe con frecuencia como obra de la casualidad, pero la importancia de sus observaciones pudo haberse perdido en manos no expertas. La mentalidad abierta y el ser capaz de observar y no despreciar fenómenos no previstos en la hipótesis inicial es fundamental para la investigación. Una serendipia es un descubrimiento o un hallazgo afortunado e inesperado que se produce cuando se está buscando otra cosa distinta. También puede referirse a la habilidad de un sujeto para reconocer que ha hecho un descubrimiento importante aunque no tenga relación con lo que busca.
Estructura de la penicilina:
Todas las penicilinas tienen una estructura similar. La estructura molecular del núcleo de las penicilinas tiene el anillo 6-aminopenicilánico consistente en un anillo β-lactámico (a la izquierda, con un N) y otro tiazolidínico (a la derecha, con un S). El anillo B-lactámico posee como cadena lateral una amina.Modificando la cadena lateral anclada al grupo amino antes citado se consigue que sean resistentes al ácido del estó-mago y a la enzima penicilasa.
El modo de actuación de la penicilina:
La penicilina, como el resto de los β-lactámicos, ejerce una acción bactericida por alterar la pared celular bacteriana, estructura que no existe en las células humanas. La pared bacteriana se encuentra por fuera de la membrana plas-mática y confiere a las bacterias la resistencia necesaria para soportar, sin romperse, la elevada presión osmóti-ca que existe en su interior. La efectividad depende de la debilidad de los enlace C-C y C-N presentes en el anillo betalactamico. El ani -llo consta de 4 átomos de los cuales 2 son C con hibridación sp3, otro C sp2 y el N. Debido a las restriccio-nes del anillo no se consiguen los ángulos de 109º y de 120º, de modo que está muy tensionado, esto con -vierte al grupo amida en muy reactivo. El anillo se abre de modo que la penicilina puede enlazar covalente-mente con la enzima que sintetiza la pared celular de la bacteria bloqueando su acción.
La acción de la penicilina, y en general de los β-lactámicos, se desarrolla fundamentalmente en la última fase de la síntesis del peptidoglicano de la pared celular, uniéndose a una enzima transpeptidasa llamada proteína fijadora de
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penicilina, responsable de producir una serie de enlaces cruzados entre las cadenas de péptidos. La formación de es-tos enlaces o puentes es la que confiere, precisamente, la mayor rigidez a la pared bacteriana.
Por lo tanto, los β-lactámicos como la penicilina inhiben la síntesis del peptidoglicano indispensable en la formación de la pared celular bacteriana. Las bacterias sin su pared celular estallan o son más fácilmente fagocitadas por los granulocitos.
Penicilina (en blanco) unida a una transpeptidasa bacteriana. La penicilina es tan similar a la enzi -ma bacteriana que se ensambla en ella de manera que impide que la enzima conecte todos sus componentes estructurales.
Los antibióticos derivados de la penicilina actúan impidiendo la unión cruzada de la pared celular bacteriana.
Importancia de que el paciente cumpla el tratamiento y efecto de la prescrip-ción excesiva.
Uno de los problemas más importantes relacionado con los antibióticos es el incremento de las resistencias bacterianas. Desde el punto de vista molecular y bioquímico existen básicamente tres mecanismos por medio de los cuales una bacteria puede hacerse resistente al efecto del antibiótico: Inactivación del antibiótico; alteración del sitio blanco del antibiótico; barreras de permeabilidad.
La resistencia bacteriana se produce por:
Un exceso de su utilización en situaciones no necesarias, como enfermedades menores o víricas.
La ingesta de antibióticos con la comida: Los antibióticos se añaden al alimento o al agua que ingiere el ganado vacuno, los cerdos, las aves y otros animales para consumo humano, a fin de ayudarlos a subir de peso más rápido o a que necesiten menos comida para hacerlo.
El incumplimiento de la prescripción: La pronta mejoría clínica (en 2-3 días) provoca que muchos pacientes dejen de tomar el antibiótico en cuanto mejora su sintomatología y no cumplan con la duración adecuada del tratamiento. El tratamiento con penicilina debe mantenerse durante 10 días para que resulte eficaz, no sólo en lo que respecta a la curación clínica (resolución de la sintomatología), sino también en lo que atañe a la curación microbiológica (erradicación del agente causal).
3- OPIÁCEOS
Las drogas medicinales potentes preparadas por modificación química de productos naturales pueden ser adictivas y transformarse en sustancias de abuso.
Los opiáceos son sustancias derivadas del opio con actividad analgésica. Opioide es un término más amplio que in-cluye a todas aquellas sustancias que tienen actividad a nivel de los receptores opioides.
Como endorfinas se conoce a los opioides que produce el organismo con el objeto de inhibir la transmisión de los impulsos dolorosos. Técnicas analgésicas como la acupuntura o la electroestimulación provocan su liberación.
El opio (jugo) es una mezcla compleja de sustancias que se extrae de las cápsulas verdes de la adormidera (Papaver somniferum), que contiene la droga narcótica y analgésica llamada morfina y otros alcaloides como la codeína.
(Se llaman alcaloides a aquellos metabolitos secundarios de las plantas sintetizados, generalmente, a partir de aminoácidos, que tienen en co-mún su hidrosolubilidad a pH ácido y su solubilidad en solventes orgánicos a pH alcalino. Ejemplos conocidos son la cocaína, la morfina, la atro-pina, la quinina, cafeína, la estricnina y la nicotina.Se llama metabolitos secundarios de las plantas a los compuestos químicos sintetizados por las plantas que cumplen funciones no esenciales en ellas, de forma que su ausencia no es fatal para la planta).
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Morfina Codeina
Los opiáceos son analgésicos narcóticos naturales derivados de la amapola del opio. La morfina y la codeína se usan como analgésicos fuertes. Los analgésicos fuertes actúan uniéndose temporalmente a los sitios receptores del dolor en el cerebro, impidiendo la transmisión de los impulsos del dolor sin deprimir el sistema nervioso central.
(Los depresores del sistema nervioso central, como el alcohol, reducen la cantidad de neurotransmisores liberados en el impulso nervioso, lo que conlleva: deterioro de la coordinación motora, prolongación del tiempo de reacción, deterioro de la memoria reciente, reducción de las inhibiciones y el sentimiento de vergüenza y reducción de la ansiedad).
A partir de la morfina también puede obtenerse codeína, sustituyendo uno de los grupos hidroxilo por un grupo éter. La heroína (diacetilmorfina - diamorfina) es el diéster formado a partir de la condensación de la morfina con anhídri -do etanoico.
En las “unidades del dolor” (cuidados paliativos) existen protocolos de actuación en función de la intensidad del do -lor, de su frecuencia, de la incapacidad que procuran o del sueño que permiten. El tratamiento se inicia con analgési -cos no opioides (aspirina, paracetamol), luego con los opioides débiles (como la codeína) y más tarde con los opioi -des fuertes (morfina o diamorfina).
Los efectos adversos más frecuentes son los siguientes:— Acciones sobre el SNC (encéfalo + médula espinal): euforia, disforia, confusión, psicosis, somnolencia, vértigo.— Prurito.— Estreñimiento.— Náuseas y vómitos.— Retención urinaria.— Depresión respiratoria.— Adicción.
El uso médico y las propiedades adictivas de los compuestos opiáceos se relacionan con la presencia de receptores opioides en el cerebro.
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Ya que la capacidad de una droga de cruzar la barrera sangre-cerebro depende de su estructura química y solubilidad en agua y lípidos, la diamorfina es más soluble en ambos y produce iguales efectos que la morfina con menores cantidades ya que es capaz de provocar mayores concentraciones en el cerebro.
Influencia de la polaridad en los efectos de las drogas:
La heroína es mucho mas reactiva que la morfina y produce más euforia, esto se debe a la diferente polaridad de ambas sustancias.Las moléculas de morfina contienen dos grupos hidroxilo polares y la heroína los reemplaza por grupos etanoato y estos dos grupos éster la hacen mucho menos polar que la morfina y más soluble en lípidos que son no polares.
La heroína es capaz de penetrar rápidamente en el cerebro y la sangre y llegar al cerebro en más concentración que la morfina, ambos tienen una base de lípidos.
4- REGULACIÓN DEL pH DEL ESTÓMAGO:
El exceso de acidez estomacal es un problema frecuente y se puede aliviar por medio de compuestos que aumenten el pH del estómago neutralizando o reduciendo su secreción.
La comida se digiere principalmente en el estómago, éste contiene jugos gástricos, compuestos principalmente por HCl (este ácido está en los jugos gástricos con un pH de 2, bastante concentrado).El exceso de este ácido produce dispepsia o indigestión. Esta se combate usando antiácidos.Los antiácidos previenen inflamaciones, alivian el dolor y malestar y permiten al moco estomacal cumplir su función. Actúan de tres maneras:
Neutralizando. son bases débiles como óxidos de metales, hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos que pueden neutralizar químicamente la acidez de estómago. Las reacciones típicas de neutralización son:
NaHCO3 + HCl (aq) NaCl (aq) + CO2 (g) + H2O (L)
Na2CO3 + 2 HCl (aq) 2 NaCl (aq) + CO2 (g) + H2O (L)
MgO (s) + 2 HCl (aq) MgCl2 (aq) + H2O (L)
Mg(OH)2 (s) +2 HCl (aq) MgCl2(aq) + 2H2O(L)
Al(OH)3 (s) + 3 HCl (aq) AlCl3 (aq) + 3 H2O (L)
Absorbiendo los ácidos: Algunos antiácidos como el silicato de magnesio actúan físicamente absorbiendo el ácido.
Bloqueando la acción de los ácidos. Cuando se usan para tratar las úlceras, previenen el ataque de los áci -dos al estómago dañado y permiten que la úlcera cure. Se llaman bloqueadores de los ácidos e impiden par -
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cialmente que se segreguen los ácidos. Entre estos se encuentran la ranitidina (Zantac), el omeprazol (Prilo-sec) y el esomeprazol (Nexium).
La ranitidina es un antagonista de los receptores de la H2. Es un medicamento usado para el bloqueo de las acciones de la histamina a nivel de los receptores sobre las células parietales en el estómago, conllevando a una disminución en la producción de ácido del jugo gástrico. Son medicamentos indicados en el tratamiento de la dispepsia, aunque su uso ha disminuido desde la aparición de los más efectivos inhibidores de la bomba de protones. Al igual que los antagonistas de los receptores H1, estas sustancias son antagonistas de los receptores histamínicos, es decir, al unirse competitivamente al receptor, causa que este ejerza funciones opuestas a las nor-males. Los antagonistas H2 suprimen la secreción de ácido clorhídrico producido por las cé-lulas parietales del estómago. Sus funciones ocurren al bloquear la unión de la histamina, liberadas por las células ECL estomacales, con el receptor H2 de la célula parietal, impidien-do la secreción de HCl. HISTAMINA
El omeprazol y el esomeprazol son inhibidores de la bomba de protones. Los inhibidores de la bomba de protones actúan bloqueando irreversiblemente la enzima que intercambia iones hidrógeno por iones potasio a ambos lados de la bicapa lipídica de la membrana que recubre el estómago, llamada también bomba de protones. Esta enzima participa en la etapa terminal de la secreción de protones en el estómago, y es directamente responsable de la se-creción de iones H+ a las paredes estomacales. La utilización de esta etapa final como blanco, así como la naturaleza irreversible de la inhibición, hace de esta clase de fármacos que sean más efectivos que los antagonistas de H2.
Reducen la secreción ácida entre un 90-99%.
Los antiácidos se suelen combinar con agentes antiespumantes y alginatos (sustancia química que se obtiene de las algas, y es espesante). Los alginatos forman un recubrimiento protector en las paredes del estómago y esófago, lo que previene el ardor que se causa cuando el ácido del estómago sube por el esófago. Los agentes espumantes son usados para prevenir flatulencias, ej: dimeticona.
5- MEDICAMENTOS ANTIVIRALES:
Un virus es una entidad biológica potencialmente pató-gena compuesta por una cápside (cápsula) de proteínas que envuelve al ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN. La forma de la cápside puede ser sencilla (poliédri-ca o casi esférica), o compuesta, típicamente compren-diendo una cabeza y una cola. Esta estructura puede, a su vez, estar rodeada por la envoltura vírica, una capa lipídica con diferentes proteínas, dependiendo del vi-rus.
Acción patógena:
Los virus no se alimentan, respiran, excretan ni crecen y solo se pueden reproducir dentro de células de organismos vivos usando los materiales suministrados por la célula que las hospeda.Aunque los virus pueden sobrevivir fuera de la célula hospedadora sólo se pueden replicar penetrando en la célula e inyectando su DNA y RNA en el citoplasma de la célula. El virus entonces controla la maquinaria bioquímica de la cé -lula, haciendo que ésta muera o quede seriamente dañada, y provocando los síntomas de la infección viral.
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La célula entonces produce nuevo DNA y RNA, y forma gran número de nuevos virus, que infectarán otras células sa -nas.
Diferencias entre virus y bacteriasLas bacterias son microorganismos unicelulares que no tienen núcleo, mientras que los virus son entidades biológicas que no cumplen las principales funciones de los seres vivos. El tamaño de las bacterias es unas 100 veces mayor que el de los virus.Los virus se reproducen dentro de las células de otros organismos, utilizando su material genéti-co. Las bacterias son capaces de multiplicar el ADN y dividirse en dos células.Los virus carecen de una estructura celular y por ello atacarlos con drogas resulta más difícil que en el caso de las bacterias.
Formas de acción de los medicamentos antivirales. Tratamiento de enfermedades viralesLos virus producen enfermedades como: catarros, gripe, paperas o varicela. En estos casos el propio sistema inmunitario del cuerpo es suficiente para sobreponerse a este tipo de infecciones de modo que los fármacos se suministran para eliminar el dolor, bajar la fiebre o prevenir infecciones secundarias. Otras enfermedades como la hepatitis, el sida o el ébola requieren de la administración de antivirales. Las drogas antivirales pueden trabajar alterando el material genético de la célula para que el virus no se pueda multiplicar. Alternativamente, pueden evitar que los virus se multipliquen bloqueando la actividad enzimática dentro de la célula huésped. Una dificultad cuando se tratan este tipo de infecciones es la velocidad con la que se multiplica el virus. En el mo -mento en que aparecen los síntomas, los virus son tan numerosos que los fármacos antivirales tienen poco efecto. Durante los últimos años se han desarrollado algunos fármacos para combatir infecciones virales específicas. Pueden trabajar de diferentes maneras:
A. Algunos trabajan alterando el material genético de la célula de modo que el virus no puede usarlo para mul -tiplicarse.Engaña a las enzimas virales que lo usan como bloque constructor del DNA del virus y previene la multiplica -ción.Sin embargo es difícil eliminar el virus por completo de modo que la infección puede reaparecer
B. Otros antivirales trabajan previniendo que los nuevos virus formados abandonen la célula y se multipliquen.Actúan inhibiendo la enzima neuraminidasa responsable de que el virus se pegue a la pared de la célula.
Explicación de la acción del oseltamivir (Tamiflu) y el zanamivir (Relenza) como agente preventivo contra los virus de la gripe.
La acción del oseltamivir se basa en la inhibición de las neuraminidasas presentes en el virus de la gripe. Dichas neu-raminidasas son las encargadas de liberar al virus de las células infectadas, y favorecer así su diseminación.
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El zanamivir también ha demostrado ser un inhibidor potente y eficaz de la neuraminidasa; aislando el sitio activo de la proteína del virus, haciéndole im-posible escapar de su célula huésped y previniendo su dispersión.
Dificultades asociadas con la resolución del problema del sida.
Uno de los problemas en el desarrollo de drogas antivirales es que los virus mutan regularmente.Esto es particularmente cierto en el VIH que lleva al SIDA. Las personas que lo padecen son propensas a infecciones secundarias y ciertos tipos de tumor.El SIDA es una de las epidemias más destructoras en la historia reciente. Desde 1981 han muerto 25 millones de per -sonas; en Africa 1/3 de la población tiene el virus.El virus invade los glóbulos blancos de la sangre (células T). Los glóbulos blancos son los responsables de activar otras células en el sistema inmune, puesto que están invadidas, el cuerpo es incapaz de luchar contra las infecciones.
El VIH es un retrovirus. Esto quiere decir que su código genético no está escrito en ADN, como ocurre con la mayor parte de los seres vivos, sino en ARN. Por lo que el virus, para poder reproducirse, necesita convertir ARN en ADN (de modo que la célula infectada pueda "leerlo"), que es justo lo contrario de lo que hacen los virus de ADN y el resto de seres vivos. De ahí viene el nombre de retrovirus, y también el de "antirretroviral" para los fármacos que buscan re -ducir su actividad o eliminarlo.
Esta característica del VIH es importante para entender el siguiente paso que da después de fusionarse, que es el de la transcripción. El VIH tiene un tipo de proteína activa, (conocida también como enzima), que se encarga de realizar este proceso de traducir o transcribir la información genética escrita en el ARN a ADN. Esta enzima se denomina Transcriptasa Inversa o Retrotranscriptasa.
Una vez que la información genética del VIH está transcrita en ADN, hace falta integrar este ADN procedente del vi -rus en el ADN propio de la célula, de manera que ésta, cuando se active para cumplir su función o para reproducirse, lo lea y ejecute las instrucciones de fabricar copias del virus hasta literalmente morir exhausta. El virus porta otra en -zima capaz de llevar a cabo este paso de la Integración: se trata de la Integrasa.
Una vez que la célula lee el ADN procedente del virus, la consecuencia de esto es que pone su maquinaria al servicio del VIH, fabricando las distintas piezas necesarias para la construcción de nuevos viriones o partículas virales, precur -sores del virus activo que será capaz de infectar más células.
Hay diversas formas de que los fármacos puedan interactuar con el virus. Un fármaco que ha tenido bastante éxito es la AZT zidovudina, de estructura similar al aciclovir. AZT se combina con la enzima que usa el virus para generar el DNA a partir del RNA y bloquea el sitio activo. Es entonces un inhibidor de la transcriptasa inversa. Como sólo los re-trovirus emplean esa enzima, el AZT no afecta a células sanas.
MENTALIDAD INTERNACIONAL:
¿Cómo ha cambiado la epidemia del SIDA desde su descubrimiento a principios de los 80? ¿Qué se necesita para detener la propagación de la enfermedad? ¿Cuál es el impacto global de esta enfermedad?
6- IMPACTO AMBIENTAL DE ALGUNOS MEDICAMENTOS:
La síntesis, aislamiento y administración de medicamentos pueden tener un efecto sobre el ambiente. La comunidad científica debe considerar tanto los efectos secundarios de las medicinas en el paciente, como los efectos secundarios del desarrollo, producción y uso de los medicamentos sobre el ambiente (es decir, eliminación de residuos nucleares, disolventes y residuos de antibióticos).
La demanda de ciertas drogas excede las reservas de sustancias naturales necesarias para sintetizarlas. Los avances tecnológicos posibilitan que muchas de estas sustancias naturales se puedan obtener ahora en los laboratorios en
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cantidad suficiente como para satisfacer la demanda. La disponibilidad y distribución de ciertas drogas y medicinas en el planeta es desigual.
6.1.- Impacto ambiental de la eliminación de los residuos de medicina nuclear.Como consecuencia de la utilización y manipulación de isótopos en medicina nuclear para el diagnóstico y tratamien-to de pacientes, se producen residuos radiactivos que deben gestionarse siguiendo todos los criterios y normas lega -les previstos.
Estos residuos son de dos tipos: Residuos de alto nivel (HLW) son aquellos que liberan gran cantidad de radiación io -nizante durante mucho tiempo. Residuos de bajo nivel (LLW) son aquellos que liberan pequeñas cantidades de radia-ción ionizante durante poco tiempo.
Los residuos procedentes de las dosis administradas y que son eliminados por los pacientes ingresados son sustan -cias radiactivas líquidas. Dada su vida media corta, en general, tras un período de espera en depósitos protegidos pierden gran parte de su actividad, pudiendo ser vertidos en la red de desagüe previa dilución, utilizándose sistemas de vertidos lentos y controlados.
Los residuos sólidos provienen de fuentes de calibración gastadas, jeringas contaminadas, tubos y viales utilizados en técnicas analíticas, así como productos contaminados por los pacientes ingresados, como ropas de cama, pijamas y otros objetos cuya contaminación será previamente comprobada. Deben ser generalmente almacenados hasta per -der su actividad en recipientes con los blindajes apropiados, y sólo en el caso de persistir esta actividad a niveles va -lorables serán retirados por la Empresa Nacional de Residuos Radiactivos (ENRESA) para su almacenamiento definiti -vo en lugares adecuados.
En cuanto a los residuos gaseosos, vapores o partículas radiactivas en suspensión que se generan, habrá de tenerse en cuenta que los trabajadores de estas instalaciones radiactivas no superen nunca los límites permitidos de inhala -ción anual, utilizando sistemas de ventilación adecuados. Para la expulsión del aire contaminado deberá considerar -se la posible utilización de medios de dilución o filtros con objeto de no sobrepasar los límites máximos permitidos de concentración de sustancias radiactivas en el aire.
En los servicios de medicina nuclear, considerados por la legislación como instalaciones radiactivas de segunda cate-goría, deben seguirse unas normas de protección radiológica para evitar riesgos de irradiación externa y de contami -nación tanto en los pacientes como en el personal que trabaja en el servicio. Así mismo deberán efectuarse una serie de controles dosimétricos de contaminación de superficies, lugares y personas con la periodicidad conveniente y te -ner previstas una serie de actuaciones en caso de emergencia o accidente.
En los servicios de radioterapia se generan residuos sólidos en forma de fuentes encapsuladas (pilas de cobalto, agu -jas, alambres o semillas de material radiactivo) de muy poco volumen pero de actividad media. Debe llevarse un re -gistro de los movimientos de cada fuente, pruebas de hermeticidad y tener previstas actuaciones ante incidentes o accidentes. La retirada de las fuentes del servicio se realizará por la empresa autorizada (ENRESA).
En España hay censadas cerca de 400 instalaciones radiactivas médicas junto con más de 25.000 instalaciones de ra -yos X. Al año se generan alrededor de 40 m3 de residuos de baja y media actividad.
6.2.- Eliminación de los disolventes sobrantes. “Lo semejante disuelve lo semejante”. El agua es el disolvente universal de las sustancias iónicas y polares. Para disolver las sustancias apolares se precisan de disolventes apolares, generalmente compuestos orgánicos. Los disolventes orgánicos se utilizan en las industrias químicas y farmacéuticas, en los laboratorios de análisis clínicos y en la limpieza y desinfección de hospitales.
Los disolventes poseen una amplísima gama de propiedades y características. La mayoría son volátiles y se vapori-zan muy rápidamente, los vapores que emiten pueden ser tóxicos o inflamables. Las propiedades tóxicas pueden ser muy variadas; por ejemplo, carcinogénicas, narcóticas, ecotóxicas e incluso mutagénicas y teratogénicas. Los disol-ventes pueden ser más o menos densos que el agua; los menos densos permanecen sobre las superficies acuosas, las sustancias más densas se depositan en el fondo de los cursos de agua.
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Las prioridades estratégicas exigen realizar en primer lugar un esfuerzo razonable para evitar o reducir la generación de desechos. Los desechos no obstante generados deben tratarse mediante una opción apropiada y viable de recu-peración, y solo en caso de que no se pueda proceder así se considerarán las opciones de eliminación. Además de la consideración obvia del costo pertinente, la elección definitiva dependerá al menos en parte de la cantidad y la natu -raleza física y química de los desechos, y posiblemente también de su forma de embalaje.
Los disolventes de desecho que no se someten a ningún proceso de recuperación, ya sea por falta de posibilidades técnicas o por motivos económicos, deben eliminarse, de todos modos, de manera adecuada. Si bien los métodos de incineración pueden ser los primeros en que se piense para esas operaciones de eliminación, no son los únicos de que se dispone. Otras opciones son: Tratamiento biológico o tratamiento fisicoquímico, o incluso la inyección pro-funda.
6.3.- Peligro que suponen los residuos de antibióticos . Los restos de medicamentos son residuos especiales, no son residuos urbanos; requieren de un tratamiento específico y diferenciado que favorezca el cuidado y la conservación de la naturaleza.La eliminación inapropiada de medicamentos para humanos, desechando los sobrantes como basura orgánica común produce que insectos y roedores desarrollen microorganismos que se vuelven resistentes a los antibacterianos. Los medicamentos sobrantes deben depositarse en los puntos SIGRE (“Sistema Integrado de Gestión y Recogida de Envases”), existentes en las farmacias, de esta forma se garantiza que estos residuos recibirán el tratamiento medioambiental adecuado, evitando que puedan dañar nuestro entorno.
Por otra parte, las drogas que se suministran a los animales de consumo no deben estar presentes en un límite superior al máximo permitido, dado que está comprobado que estas sustancias presentan toxicidad a largo y a corto plazo; y en el caso de los antibióticos y antiparasitarios además de esta toxicidad presentan riesgo microbiológico (favorecen la aparición de microorganismos resistentes a los antibióticos utilizados en medicina humana, lo que los convierte en un peligro para la salud pública).
6.4.- Conceptos básicos de los procesos de la química ecológica (química sostenible). E xplicación de cómo la química ecológica se usó para desarrollar el precursor para el Tamiflu (oseltamivir). La química sostenible (Green Chemistry) es el diseño de productos químicos y procesos que reducen o eliminan el uso y generación de sustancias nocivas. El término Green Chemistry fue introducido por Paul Anastas en 1998 (Paul T. Anastas is the Director of Yale University's Center for Green Chemistry and Green Engineering) y describe los es-fuerzos de los químicos para desarrollar procesos y productos que prevengan la contaminación y que sean seguros tanto para los seres humanos como para el medio ambiente.
El diseño de productos medioambientalmente benignos se guía por los doce principios de la química sostenible enunciados por Anastas y Warner:
1. Es mejor prevenir la formación de residuos que limpiarlos una vez formados. (Prevención).2. Los métodos sintéticos deben diseñarse para maximizar la incorporación en el producto final de todos los
materiales usados en el proceso. (Economía atómica).3. Siempre que sea posible, deben diseñarse metodologías sintéticas que usen y generen sustancias que no
sean tóxicas para la salud y el medio ambiente. (Métodos de síntesis menos peligrosos).4. Los productos químicos deben diseñarse para mantener la eficacia de su función, pero reduciendo la toxici -
dad. (Diseño de productos más seguros).5. El uso de sustancias auxiliares (por ejemplo, disolventes, agentes de separación, etc…) debería ser innecesa -
rio en la medida de lo posible e inocuo cuando sean necesarios. (Disolventes y auxiliares más seguros).6. Los requerimientos energéticos deben ser tenidos en cuenta debido a su impacto medioambiental y econó -
mico, y deben ser minimizados. Los métodos sintéticos deben realizarse a temperatura ambiente cuando sea posible. (Eficacia energética).
7. Las materias primas deben ser renovables cuando sea posible técnica y económicamente. (Uso de materias primas renovables).
8. Debe evitarse el uso y generación de derivados (grupos bloqueantes, protección/desprotección, modifica-
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ción temporal de las condiciones físicas/químicas) cuando sea posible. (Reducir el uso de derivados).9. Los reactivos catalíticos (tan selectivos como sea posible) son mejores que los reactivos estequiométricos.
(Catálisis).10. Los productos químicos deben diseñarse de manera que su función no persista en el medio ambiente y de-
gradarse a productos inocuos. (Diseño para la degradación).11. Es necesario desarrollar metodologías analíticas para permitir el análisis a tiempo real, monitorización inter -
na y control previo a la formación de sustancias peligrosas. (Análisis a tiempo real).12. Deben escogerse las sustancias y la forma de una sustancia utilizada en un proceso químico de manera que
se minimice el potencial de accidentes químicos, incluyendo escapes, explosiones e incendios. (Síntesis quí -micas más seguras).
Uno de los ejemplos de cómo la "biotecnología blanca” puede sustituir a procesos químicos tradicionales y más contaminantes es cómo la química ecológica se usó para desarrollar el precursor para el Tamiflu (oseltamivir). La biotecnología blanca está relacionada con la utilización de sistemas biológicos para la fabricación, transformación o degradación de moléculas, gracias a procesos enzimáticos y fermentativos para aplicaciones industriales en sectores como el de los materiales, química y la energía. En estos casos, los procesos biotecnológicos se emplean como alternativa a procesos químicos convencionales, lo que conlleva ventajas económicas y medioambientales. La importancia de la biotecnología blanca para una industria más sostenible ha sido repetidamente señalada por entidades como la Comisión Europea o la OCDE, y es uno de los retos de la Plataforma Europea para la Química Sostenible.El fosfato de oseltamivir, un inhibidor de la neuroaminidasa A conocido como Tamiflu® es un fármaco para el tratamiento del virus de la gripe A y B comercializado por Hoffmann-la Roche y Gilead Sciences.A pesar del pequeño tamaño de la molécula ésta contiene tres centros quirales y es bastante difícil de sintetizar. De todas las rutas de síntesis ensayadas se ha concluido que el ácido quínico y el ácido shikímico son los precursores más adecuados. El ácido quínico puede ser obtenido en grandes cantidades de la corteza del árbol de la Cinchona pero no se tiene la certeza de si sería una fuente fiable a largo plazo para la obtención de un fármaco del que se espera una gran demanda. Del árbol del anís estrellado, una especie originaria de China, Corea y Japón se extrae el ácido shikímico el cual es un intermedio en la biosíntesis de aminoácidos aromáticos.A partir de procesos de fermentación microbiana se pueden obtener grandes cantidades de ácido shikímico. Así una cepa específica de Escherichia coli, cuando se la sobre alimenta con glucosa, produce AS (ácido shikímico).
MENTALIDAD INTERNACIONAL: Considerar cómo las compañías farmacéuticas determinan la forma de invertir fondos para la investigación y
el desarrollo de nuevos medicamentos. ¿Tienen las compañías farmacéuticas la responsabilidad de investigar enfermedades raras que no les propor-
cionarán beneficios económicos significativos? La producción de una droga implica varias reacciones orgánicas diferentes. ¿Cuál es la ética que gobierna el
diseño (síntesis) de drogas? ¿Varían las normas y prácticas por país y región?
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7- TAXOL: Estudio de un caso de auxiliar quiral.
Los auxiliares quirales permiten la obtención de enantiómeros individuales de moléculas quirales.
7.1- Estereoquímica de los medicamentos:La efectividad de una determinada droga depende de su capacidad de interaccionar con moléculas específicas en el cuerpo o en los organismos que causan la enfermedad. En muchos casos la estereoquímica de la molécula empleada como medicina determina su utilidad.
Cuando la molécula de una droga contiene un doble enlace C=C o un anillo que impide la rotación, puede tener iso -mería geométrica, y los diasteroisómeros pueden tener efectos biológicos muy di-ferentes. Un compuesto que ejemplifica esto es el diamindicloroplatino: Pt(NH3)2Cl2 es planocuadrado y tiene isomería cis-trans. El isómero cis, es efectivo en el tratamiento de diversos tipos de cáncer, cosa que no ocurre con el isómero trans.Ninguno de los dos tiene carga y pueden difundir a través de la membrana de la célula afectada.Dentro de la célula pueden intercambiar un ion cloruro por una molécula de agua para formar Pt (NH 3)2 Cl H2O +. Este ion complejo entra en el núcleo de la célula.Sin embargo debido a la estereoquímica solo el isómero cis es capaz de enlazar dos moléculas de guanina presentes en el DNA intercambiando otro ion Cl y formando Pt (NH3)2 DNA2+;esto altera el DNA de la célula cancerígena de mo-do que cuando intenta replicarse no puede hacerlo correctamente y la célula muere.
Los enantiómeros también puden tener diferentes propiedades biológicas. Hay un buen número de fármacos con C quirales (ibuprofeno, anfetaminas y thalidomida). El efecto de cada uno de los isómeros ópticos es diferente. En el caso de la Taliomida uno de los isómeros alivia mareos en embarazadas, el otro causa malformaciones en las extre -midades del feto. En la industria farmacéutica la mayoría de los medicamentos se basan en este tipo de moléculas, la mayoría de las medicinas se componen de mezclas racémicas, es decir mezclas de enantiómeros en igual proporción. Por otro lado esto puede llegar a ser un problema ya que mientras que un enantiómero puede tener un efecto benéfico en el or -ganismo, la otra forma enantiomérica puede ser dañina o simplemente no causar efecto alguno. Debido a este problema las Administraciones han propuesto y exigido a todos los fabricantes de medicamentos rea -lizar investigaciones sobre las propiedades de cada enantiómero para ser usados en las drogas que existen en el mer-cado. De esta forma solo se podrán comercializar medicamentos que contengan un solo enantiómero con lo que se desea reducir los efectos secundarios causados por los medicamentos. Una síntesis estéreo-selectiva utilizando auxiliares quirales ahora hace posible sintetizar sólo el enantiómero desea-do.
7.2- Empleo de auxiliares quirales en la obtención de medicamentos quirales:Un auxiliar quiral es una sustancia ópticamente activa que se incorpora de forma transitoria durante la síntesis orgá-nica para que se pueda llevar a cabo de manera asimétrica con la formación selectiva de un solo enantiómero.
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El auxiliar quiral se une a la molécula no quiral, convirtiéndola en quiral y obligándola a seguir cierto camino en la síntesis de modo que solo se obtenga el enantiómero deseado.Después de que la nueva molécula se ha formado el auxiliar puede eliminarse, es reciclado y obtenemos el enantió -mero deseado
Una droga para la cual se ha usado esta técnica con éxito es el anticancerígeno paclitaxel, cuyo nombre comercial es Taxol. El Taxol es una droga que se usa para el tratamiento de varios tipos de cáncer (quimioterapia). El Taxol se encuentra de forma natural en el árbol del tejo, pero ahora se produce normalmente de forma sintética. El Taxol detiene el ciclo celular en la interfase o en la mitosis, inhibiendo la proliferación celular e impidiendo el crecimiento de las células cancerígenas.
7.3- PolarímetroEl instrumento que se utiliza para medir la desviación del plano de la luz polarizada por un compuesto ópticamente activo se denomina polarímetro.
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8- MEDICINA NUCLEAR.
La radiación nuclear, a pesar de ser peligrosa debido a su capacidad de dañar las células y causar mutaciones, tam -bién se puede usar para el diagnóstico y la cura de enfermedades.
8.1.- Radiaciones ionizantes.
Radiaciones ionizantes son aquellas radiaciones con energía suficiente para ionizar la materia, extrayendo los elec-trones de sus estados ligados al átomo. Hay dos tipos de radiaciones ionizantes:
Radiación electromagnética: este tipo de radiación está formada por fotones con energía suficiente como para ioni-zar la materia (es decir, superior a unas decenas de electronvoltios). Según su origen y su energía se clasifican en ra-yos X y rayos gamma.
Radiación corpuscular: incluye a las partículas alfa (núcleos de Helio), beta (electrones y positrones de alta energía), protones y neutrones.
Todas las emisiones alfa, beta, gama, de protones, neutrones y positrones se usan para tratamiento médico.
8.2.- Aplicaciones médicas de las radiaciones ionizantes.
Las radiaciones ionizantes tienen múltiples aplicaciones en el campo de la medicina. La especialidad denominada ra-diología utiliza los rayos X procedentes de un tubo de rayos catódicos para la realización de múltiples tipos de explo -raciones radiológicas diagnósticas. En la especialidad de medicina nuclear se manejan diferentes tipos de isótopos no encapsulados (en forma líquida o gaseosa) que son administrados al paciente o utilizados en laboratorio en pruebas analíticas con fines eminentemente diagnósticos. En el campo de la terapia las radiaciones ionizantes se emplean pa -ra el tratamiento de tumores malignos, dando lugar a la especialidad denominada radioterapia.
La medicina nuclear (en sentido amplio) se ocupa principalmente de la aplicación de las radiaciones ionizantes al diagnóstico y tratamiento de enfermedades.
8.2.1.-Imagen médica.
En Imagen Médica se utilizan radiaciones ionizantes compuestas por fotones (rayos X y radiación γ) de mucha mayor energía que la radiación visible, que son capaces de atravesar los tejidos y que, al ser absorbidas en mayor o menor medida en función de la densidad de los teji-dos, permiten obtener imágenes del interior del cuerpo humano. Se pueden obtener imágenes proyectivas (es decir, en dos dimensiones) de los órganos internos del cuerpo con una fuente externa y un detector de rayos X.
La tomografía axial computarizada o TAC es un medio radiológico que consiste en la reconstrucción mediante un or -denador de los cortes de un órgano o zona explorada producidos por un haz de rayos X muy fino que va girando alre -dedor del mismo.
Además de las imágenes obtenidas con fuentes externas, en Imagen Nuclear se utilizan moléculas marcadas con nú-cleos radioactivos emisores de rayos γ. Dichas moléculas (radiofármacos) se introducen en el paciente para fijarse en distintos órganos según la función biológica del fármaco. La distribución de núcleos radioactivos puede medirse con detectores de radiación que rodeen al paciente.
Existen otros procedimientos de prospección médica como la denominada "Resonancia Magnética Nuclear" que no utilizan las radiaciones ionizantes.
La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una exploración radiológica que nace en el comienzo de los años 80 y permite obtener imágenes del organismo de forma incruenta (no invasiva) sin emitir radiación ionizante y en cual-quier plano del espacio. Posee la capacidad de diferenciar mejor que cualquier otra prueba de radiología las distintas estructuras anatómicas.
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La obtención de las imágenes se consigue mediante la estimulación de las moléculas del organismo con la acción de un campo electromagnético de alta intensidad con un imán de 1,5 tesla (equivalente a 15 mil veces el campo magné-tico de la tierra). Este imán atrae a los protones que están contenidos en los átomos de los tejidos y giran con un mo -mento magnético determinado para cada elemento químico y que se alinearán con el campo magnético aplicado por su mayor intensidad.
Cuando se interrumpe el pulso magnético, los protones y su momento magnético vuelven a su posición original de relajación, liberando energía y emitiendo señales de radio que son captadas por un receptor y analizadas por un or -denador que las transformará en imágenes (cada molécula produce una señal diferente).
En la Resonancia Magnética las imágenes se realizan mediante cortes en tres planos: axial, coronal y sagital, sin ne-cesidad de que el paciente cambie su posición. Las resonancias magnéticas atraviesan los huesos y por ello se pue -den ver muy bien los tejidos blandos.
El paciente permanece tumbado en una camilla, y esta se desliza dentro del tubo que genera los campos magnéticos. El aparato genera campos magnéticos alrededor del paciente y emite ondas de radio que se dirigen a los tejidos a es-tudiar. Pero es incruento y no invasivo para el paciente.
En algunos centros se dispone de equipos denominados de PET (tomografía por emisión de positrones) que emplean radionucléidos que emiten positrones en vez de fotones como en los métodos clásicos de medicina nuclear. La cali -dad de las imágenes obtenidas con estos equipos es superior a la de los convencionales, pero su coste es muy eleva -do, ya que es preciso disponer de un ciclotrón para producir isótopos de vida media ultracorta del orden de minutos u horas.
8.2.2.- Radioterapia
Desde el descubrimiento de las radiaciones ionizantes se sabe que éstas producen daños sobre los organismos vivos. Esta propiedad de las radiaciones ionizantes se utiliza para el tratamiento del cáncer. Pero a su vez, estas radiaciones producen daños en los tejidos sanos.
Las radiaciones ionizantes que se usan en radioterapia son: electrones, rayos X (y fotones de otras longitudes de on-da), protones e iones pesados (12C). Cada tipo de radiación ionizante tiene un efecto biológico distinto dependiendo de cómo deposita la energía en el tejido a medida que lo atraviesa; la magnitud que se usa para cuantificarlo es la transferencia lineal de energía (LET), que indica la energía transferida al medio por unidad de longitud recorrida por la partícula ionizante. Así, para una misma cantidad de energía depositada en el medio, el efecto biológico es mayor para protones que para rayos X, pero la de aquéllos es menor que la de las partículas α.
La radioterapia puede ser interna y/o externa. En radioterapia externa se usan haces de electrones y rayos X para irradiar uniformemente y con la máxima dosis la lesión, protegiendo los tejidos sanos de forma que reciban una do -sis tan baja como sea posible.
La Braquiterapia (radioterapia interna) es la variedad de la radioterapia que utiliza fuentes radiactivas emisoras de electrones y/o fotones para el tratamiento del cáncer y se usa tanto de forma exclusiva como en combinación con Radioterapia Externa. Con el uso de estas fuentes radiactivas se aplica una dosis muy alta al tumor de forma mucho más localizada que con haces de electrones y/o fotones.
TAT-Terapia Dirigida Alfa: Las partículas alfa poseen suficiente energía para destruir las células cancerosas, pero es poco probable que afecten más allá de una región objetivo estrictamente controlada y destruyan las células sanas contiguas. Las partículas alfa son detenidas en su avance, por ejemplo, por una fina capa de piel o incluso por un par de centímetros de aire, por lo cual su alcance se ve casi totalmente limitado a las células tumorales en una terapia di -rigida. Ligados a una molécula con afinidad específica por el tumor o el tejido afectado, como por ejemplo un fosfo -nato para hueso, un anticuerpo monoclonal o un marcador de receptores de membrana, los isótopos emisores alfa pueden ser de gran efectividad para destruir selectivamente las células neoplásicas (productoras de metástasis) in -cluso con propósitos curativos y no solamente paliativos, aún en estados avanzados de la enfermedad.
BNCT- Terapia por Captura Neutrónica del Boro: Es una forma localizada de terapia en la que una fuente de radia-ción con un LET muy elevado se transporta hasta las células tumorales donde la radiación se libera por captura neu -trónica de la fuente. Un haz de neutrones epitérmicos induce la reacción de captura de neutrones en 10B a una cierta
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profundidad en el tejido. El 10B se localiza en el tumor o en el tejido circundante en virtud de algún mecanismo de respuesta selectivo que puede ser fisiológico, metabólico o molecular. El compuesto de boro debe ser capturado por las células cancerosas del tumor de forma que la reacción de fisión inducida por el neutrón en 10B libere la partícula α y el núcleo de 7Li para que se desplacen en direcciones opuestas y con su alto LET destruyan las células cancerosas
8.3.- Efectos secundarios de la radioterapia:
La radioterapia, al mismo tiempo que elimina células enfermas, puede afectar a los tejidos sanos cercanos al área de tratamiento y como consecuencia pueden aparecer efectos secundarios. Los efectos secundarios de la radioterapia dependen de varios factores:
Al ser un tratamiento local, los efectos secundarios varían en función de la zona del organismo donde se rea-liza el tratamiento, la dosis total recibida y la dosis de cada sesión.
La susceptibilidad individual de cada persona. En algunas personas se producen efectos mínimos, mientras que en otras, éstos son más serios y es necesario administrar tratamiento médico para su control.
Algunos efectos como el cansancio y las reacciones en la piel pueden producirse independientemente de la zona del cuerpo que reciba el tratamiento. Otros efectos son la pérdida de cabello, náuseas, fatiga y esterilidad.
Las técnicas de radioterapia han estado mejorando de manera constante durante las últimas décadas. Ahora los tratamientos se dirigen a los cánceres con mayor precisión, y se sabe más sobre la determinación de las dosis de radiación. Se espera que estos avances reduzcan el número de cánceres secundarios resultantes de la radioterapia. Por lo general, el riesgo de cánceres subsecuentes usualmente es bajo y debe sopesarse contra los beneficios que se obtienen de los tratamientos con radiación.
8.4.- Isótopos usados en medicina nuclear (diagnóstico y terapia):
La medicina nuclear utiliza diferentes tipos de isótopos para sus aplicaciones diagnósticas y terapéuticas. La elección de los mismos está condicionada por la necesidad de que no sean tóxicos, tengan un tipo de emisión radiactiva idó -nea, baja energía y período de semidesintegración corto, para que la dosis absorbida sea pequeña. Su eliminación debe ser rápida para que el tiempo de permanencia en el organismo no sea prolongado.
Para la realización de estudios sobre pacientes puede utilizarse un radionucleido puro que se fija en el órgano a ex -plorar, como en el caso del radioyodo que es captado por la glándula tiroides, o bien pueden marcarse diferentes moléculas que tengan un gran tropismo para el órgano que se desea estudiar, como los coloides marcados para los estudios gammagráficos hepáticos o los fosfatos marcados para los estudios óseos, en cuyo caso hablamos de radio-fármacos.
El isótopo más ampliamente utilizado actualmente en los servicios de medicina nuclear es el tecnecio-99 metaesta-ble, que emite radiación gamma y tiene un período de semidesintegración de seis horas (es decir, en 24 horas se de-sintegran quince dieciseisavos del total para originar 99Tc), por lo que es necesario disponer de generadores, que son recipientes blindados que se reciben habitualmente de forma semanal en los servicios de medicina nuclear y que contienen en su interior un isótopo padre (el molibdeno-99), de vida media más larga a partir del cual se obtiene el isótopo hijo (tecnecio-99), que es utilizado diariamente para las exploraciones. El tecnecio se combina fácilmente con moléculas portadoras que permiten el estudio de órganos muy variados como esqueleto, corazón, hígado y ba -zo, vías biliares, tracto digestivo y cerebro. Además del tecnecio se utilizan otros emisores gamma de período de se-midesintegración corto como el talio-201 para estudios cardiacos, el galio-67 para detección de tumores, el indio-111 para procesos inflamatorios, el yodo-131 y 123 para estudios tiroideos y renales y el xenón-133 para estudios pulmonares.
Para los estudios con PET el radiofármaco más utilizado es la flúor-desoxiglucosa marcada con flúor-18.
En los estudios analíticos denominados de radioinmunoanálisis (RIA) se utiliza principalmente el yodo-125 y a veces el tritio.
Los isótopos usados en medicina nuclear incluyen: Tc-99m, Lu-177, Y-90, I- 131 y Pb-212.
8.5.- Detección y análisis de drogas
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8.5.1.- Técnicas utilizadas para la detección de alcohol.
ANÁLISIS EN EL ALIENTO
1-Test de alcoholemia, test colorimétrico, proporciona resultados suficientemente evidentes para el procesamiento. Basa su funcionamiento en la relación que existe entre la cantidad de alcohol ingerido, que se manifiesta en el alien -to, y su correlativa proporción en la sangre. El método consistía en realizar una profunda espiración a través de un pequeño tubo; el aliento burbujeaba en una ampolla que contenía una disolución ácida (ácido sulfúrico 50%) de di -cromato de potasio (0,25%) con nitrato de plata (0,25%) como catalizador. Se produce la reducción del cromo VII a cromo III que es de color verde. Se comparaba colorimétricamente mediante dos fotocélulas el cambio de color de la disolución con una ampolla de referencia sin abrir, que es directamente proporcional a la cantidad de alcohol en la muestra de aliento. El método permitía medir la concentración equivalente de alcohol en sangre en tiempo real. Cambia de color de naranja a verde.
2-La tecnología actual utiliza sistemas de medida de IR que son más específicos para el etanol. Se determina el nivel de etanol en el aire pasando, a través de la muestra de aliento, una estrecha banda de luz IR, elegida por su absor -ción especifica para el etanol. El enlace C-H y OH en el etanol absorben radiación IR de una determinada longitud de onda. El sospechoso sopla y se compara la Intensidad de la radiación cuando no hay aire espirado y cuando si lo hay. La cantidad de radiación absorbida se traduce en microgramos de OH por cada 100 ml, utilizando la ley deLambert-Beer que relaciona la concentración de alcohol con la radiación absorbida
3-Debido al elevado coste de esta tecnología de IR y su escasa precisión a bajos niveles de concentración en el alien -to, a mediados de la década de 1970 los fabricantes de instrumentos de medida de alcohol en aliento empezaron a desarrollar una tecnología alternativa, las células electroquímicas, también conocidas como fuel cell, que ofrecía im-portantes ventajas. Una fuel cell es un ingenio que genera electricidad mediante una reacción química espontánea de oxidación-reducción que produce electricidad.
La reacción tiene lugar en la superficie superior de la célula, transformándose el etanol en ácido acético. En el proce -so, se originan dos electrones libres por molécula de etanol, siendo liberados en el proceso iones H + que emigran a la superficie inferior de la célula, donde se combinan con el oxígeno atmosférico para formar agua, consumiendo un electrón por cada ion H+ en el proceso. De este modo, la superficie superior tiene un exceso de electrones, y la infe -rior tienen el correspondiente déficit de electrones. Al conectar las dos superficies eléctricamente, fluye una corrien-te a través del circuito externo. La medida de esta corriente indica la cantidad de etanol oxidado.
4-Actualmente en los alcoholímetros evidenciales más utilizados se emplea un procedimiento muy exacto y específi -co para la medida de alcohol en el aliento, una tecnología analítica dual de célula electroquímica-espectroscopia in-frarroja.
Se basa en la medida de la absorción de energía IR y la célula electroquímica. La combinación de ambas tecnologías origina un procedimiento muy exacto y específico para la determinación de etanol en el aliento, con validez eviden-cial a efectos de sanción.La muestra es analizada en serie por los dos métodos diferentes. Una pequeña parte de la muestra llega a la célula electroquímica y es analizada automáticamente. El resultado de un análisis se confirma con el otro.
ANALISIS EN SANGRE
La muestra de sangre se toma de la sangre venosa en la vena cubita del brazo o de sangre de un capilar en el dedo o lóbulo de la oreja. La muestra se deposita en un recipiente, se lleva a un laboratorio y se analiza por cromatografía de gases.
Es el examen legal más exacto que existe actualmente, pero presenta inconvenientes: el procedimiento es demasia -do agresivo y caro, no es inmediato, requiere personal especializado y el traslado a un centro médico e análisis. Ade -más, la muestra puede contaminarse en el proceso de extracción, transporte o almacenamiento.
TASA DE ALCOHOLEMIA
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La tasa de alcoholemia es la proporción de gramos de alcohol que existe por cada 1000 cm3 (1 litro) de sangre.
La tasa de alcoholemia se puede determinar analizando el aire expirado o la sangre. Existe la obligación de todo con -ductor de someterse a las pruebas que se establezcan para la detección de alcohol.
Los límites en la tasa de alcoholemia no son los mismos para todos los conductores, siendo la norma general:0,5 g de alcohol por litro de sangre o 0,25 mg de alcohol por litro de aire expirado.
0,3 g de alcohol por litro de sangre o 0,15 mg de alcohol por litro de aire para conductores profesionales o cualquier vehículo durante los dos años siguientes a la obtención del permiso o licencia de conducción.
En el supuesto de que el resultado de la primera prueba diera positivo, o aún sin alcanzarse estos límites, presentara la persona examinada síntomas evidentes de encontrarse bajo la influencia de bebidas alcohólicas, se someterá a una segunda prueba mediando un tiempo mínimo de diez minutos entre ambas pruebas. Si el resultado de estas pruebas fuese positivo se deberá inmovilizar el vehículo. Por otra parte el conductor puede solicitar al agente que se le realice un análisis de sangre cuando el resultado de la segunda prueba fuese positivo; corriendo de su cuenta los gastos si los análisis son positivos y de los Órganos de Trafico o de las Autoridades municipales o autonómicas, cuan -do sea negativo.
8.5.2.- Técnicas utilizadas para la detección de otras drogas.
Las estructuras orgánicas se pueden analizar e identificar usando espectroscopia infrarroja, espectroscopia de masas y RMN protónica.
Espectro RMN del etanol.
Espectro del etanol con alta resolución donde se puede observar la multiplicidad de las bandas de absorción de los protones del metilo en 1,2 ppm y la de los protones del metileno en 3,7 ppm.
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8.5.3.- Detección de esteroides en el deporte utilizando cromatografía y espectroscopia de masas.
El colesterol es un esteroide común. Los esteroides se utilizan sobre todo en las modalidades deportivas donde se necesita po-tenciar la fuerza, la potencia y la resistencia muscular. A la dere-cha se observa un espectro de masas del colesterol, previamen-te aislado por cromatografía de gases.
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